UntiyShader（七）Debug

目录

前言

一、利用假彩色图像

二、利用Visual Studio

三、帧调试器

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前言

Debug（调试），是程序员检查问题的一种方法，对于一个Shader调试更是一种噩梦，这也是Shader难写的原因之一——如果效果不对，我们可能要花费很多时间去查找问题所在。

造成这种状况的原因便是Shader中可以选择的调试方法非常有限。

一、利用假彩色图像

假彩色图像（false-color image）指得是用假彩色技术生成一种图像，与假彩色图像对应的是照片这种真彩色图像（true-color image）。

主要思想：

我们可以把需要调试的变量映射到[0,1]之间，把它们作为颜色输出到屏幕上，然后通过屏幕上显示的像素颜色来判断这个值是否是正确的。这种方法得到的调试信息很模糊，能够得到的信息很有限，但在很长一段时间内它的确是唯一的可选方法。

需要注意的是，由于颜色的分量范围为[0,1]，因此我们需要小心处理需要调试的变量的范围。

如果我们已经知道了它的值域范围，可以先把它映射到[0,1]之间再进行输出。如果不知道，我们只能不停地实验。（一个提示是，颜色分量中任何大于1地数值会被设置为1，而任何小于0的数值会被设置为0，因此我们可以个尝试不同的映射，直到发现颜色发生了变化）

示例

Shader "Unity Shaders Book/FalseColor"
{
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct v2f
            {
                float4 pos : SV_POSITION;
                fixed4 color : COLOR0;
            };
;

            v2f vert (appdata_full   v)
            {
                v2f o;
                o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                  //可视化法线方向
                o.color=fixed4(v.normal*0.5+fixed3(0.5,0.5,0.5),1.0);

                //可视化切线方向
                o.color=fixed4(v.tangent.xyz*0.5+fixed3(0.5,0.5,0.5),1.0);

                  //可视化副切线方向
                  fixed3 binormal=cross(v.normal,v.tangent.xyz)*v.tangent.w;
                o.color=fixed4(binormal*0.5+fixed3(0.5,0.5,0.5),1.0); 

                //可视化第一组纹理坐标
                o.color=fixed4(v.texcoord.xy,0.0,1.0); 

                 //可视化第二组纹理坐标
                o.color=fixed4(v.texcoord1.xy,0.0,1.0); 

                   //可视化第一组纹理坐标的小数部分
                o.color=frac(v.texcoord);
                if(any(saturate(v.texcoord)-v.texcoord)){
                    o.color.b=0.5;
                }
                o.color.a=1.0;

                     //可视化第二组纹理坐标的小数部分
                o.color=frac(v.texcoord1);
                if(any(saturate(v.texcoord1)-v.texcoord1)){
                    o.color.b=0.5;
                }
                o.color.a=1.0;

                //可视化顶点颜色
                //o.color=v.color;
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                return i.color;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

效果：

在上面的代码中，我们使用了Unity内置的一个结构体——appdata_full。我们可以在UnityCG.cginc中找到它的定义：

struct appdata_full{

        float4 vertex:POSITION;

        float4 tangent:TANGENT;

        float3 normal"NORMAL;

        float4 texcoord:TEXCOORD0;

        float4 texcoord1:TEXCOORD1;

        float4 texcoord2:TEXCOORD2;

        float4 texcoord3:TEXCOORD3;

#if defined（SHADER_API_XBOX360）

        half texcoord4:TEXCOORD4;

        half texcoord5:TEXCOORD5;

#endif

        fixed4 color:COLOR;

};

可以看出，appdata_full几乎包含了所有的模型数据。 我们可以通过注释上面的代码块来查看不同的调试效果。

二、利用Visual Studio

在Visual Studio2012版本中也提供了对Unity Shader的调试功能——Graphics Debugger。

三、帧调试器

我的Unity版本为2021.3.12，帧调式器在Window->Analysis->Frame Debugger中。

帧调试器可以用于查看渲染该帧时进行的各种渲染事件。